基于准Z源变换的无线充电系统电磁屏蔽研究

在无线电能传输系统中,线圈结构参数对系统的传输效率以及漏磁影响很大,且对于传统桥式逆变电路,其提供的电压只能是母线电压以下,极大限制了输出功率能力以及调压能力。以有源磁屏蔽结构为基础,提出了一种基于准Z源逆变的有源屏蔽线圈结构,通过多目标粒子群算法分析了在低漏磁和高传输效率的双目标下的线圈结构参数;根据得到的线圈参数,研制了一套基于准Z源逆变的有源屏蔽线圈结构的无线充电系统。经MATLAB/Simulink仿真表明,在输出功率恒定为3.7 kW时,系统传输效率能够达到98.5%,优化后的漏磁相比于优化前下降了55.1%。

软开关高增益准YZ源DC-DC变换器

针对新能源发电系统中所需要的高升压非隔离变换器升压能力不足问题,文中基于Y源变换器和准Z源变换器的优点,提出一种软开关高增益准YZ源DC-DC变换器。所提变换器不仅提高了升压能力,还能够有效吸收漏感产生的电压尖峰。除此之外,应用同步整流技术,使得开关管和二极管工作在软开关条件,提升了转换效率。此外,所提变换器由于电源输入端连接的是单个电感,输入电流连续,电流纹波小。不仅如此,提出的变换器还具备开关管电压应力低、输入输出电压共地等优点。首先对所提变换器的工作模态和稳态进行分析;其次定量计算效率以及损耗分布;将所提变换器的性能与其他变换器进行对比,并明确设计要求;最后通过实验室制作的样机,验证所提变换器的有效性。

准Z源逆变器的模型预测电流误差控制

为降低准Z源逆变器模型预测控制的控制误差,提出一种模型预测电流误差控制方法。首先,在充分分析电压矢量对被控量性能影响的基础上,合理地选择适合各被控量的电压矢量组合方式。然后,利用电流对称控制思想保证电感电流关于其参考指令对称。最后,采用电压矢量抵消原理使输出电流幅值逼近其目标值。实验结果表明,所提方法能够大幅降低电感电流脉动和输出电流谐波含量;证明了所提方法能有效提高准Z源逆变器的控制精度,简化了对权重系数的设计工作。

基于Back-n白光中子实验装置的SRAM翻转截面测量

本文主要研究静态随机存取存储器(static random-access memory,SRAM)的单粒子效应翻转截面的测量方法。基于宽能谱白光中子束流,采用了一种操作更方便的SRAM翻转截面测量方法。在SRAM前面放置聚乙烯中子慢化材料改变入射到SRAM表面上的中子能谱,利用模拟计算得到改变后的中子能谱。利用奇异值分解法求解翻转率的矩阵方程得到SRAM的翻转截面。结果表明在4~15 MeV的能量范围内,使用反角白光中子源测试的SRAM翻转截面信息和参考文献中使用单能中子源测试拟合的SRAM翻转截面信息基本吻合。

多源数据挖掘的北京“Z世代”职住空间特征及影响因素研究

利用2021年9月至12月的手机信令数据、POI及网络数据等多源数据,以前人对北京城市职住空间研究的结论为参照系,对空间错位指数进行测度与比较,并利用地理探测器方法,分析挖掘居住和工作在北京中心城区出生于1995-2010年的“Z世代”群体居住—就业空间的职住特征及其影响因素。结果表明:1)北京“Z世代”的居住空间和就业空间总体呈现多集聚小组团的特点,且与北京城市居住—就业中心的总格局基本一致,但空间错位指数要高于全年龄段;2)所在地区的生活设施配置、交通条件是影响“Z世代”对居住地和工作地选择的主要因素,房价也是影响居住地选择的重要因素;3)“Z世代”的职住空间选择影响因子均存在交互作用,表现为双因子增强和非线性增强,说明居住地和工作地选择受到多个条件的协同作用。

准Z源逆变器的低谐波含量梯形调制优化策略

针对准Z源逆变器谐波污染和功率器件电压应力高的问题,提出一种基于梯形波的优化策略。该调制策略通过选取合适的梯形化率,在保证直流电压利用率的同时大幅降低准Z源逆变器输出电流的总谐波畸变率,从而提高电能质量。此外,选取梯形波作为调制波能有效降低准Z源网络中电容及功率器件的电压应力。采用MATLAB/Simulink软件对所提出的调制策略进行仿真分析,以确保其正确性和有效性。最后,通过RT-LAB实验平台对基于梯形波的调制策略进行进一步验证。

一种单相Quasi-Z源逆变器二次谐波电流抑制策略

为抑制单相qZSI直流侧二次谐波电流,提出一种基于虚拟阻抗的二次谐波电流抑制策略。该控制策略通过引入串联虚拟阻抗附加控制以提高单相qZSI在2f_(0)处的闭环输出阻抗,用以有效抑制直流侧的二次谐波电流。同时,综合考虑二次谐波电流抑制要求以及保证系统稳定裕度等约束条件,提出该控制策略的闭环参数设计方法。最后通过数字仿真和基于RT-LAB的硬件在环仿真验证了所提二次谐波电流抑制策略以及其闭环参数设计方法的正确性。

适用于太阳电池的低应力高增益升压变换器

在太阳能开发利用过程中,升压变换器能实现较高升压比,但存在开关器件电压应力过高问题。为了降低开关器件电压应力,提出一种低应力高增益升压变换器基本结构,在提高电压增益的同时降低了电压应力。为了更好地适用于多种升压场合,将二次型升压网络、开关电感网络、开关电感电容网络和准Z源网络4种升压单元对其储能电感进行替换,得到一类低应力高增益升压变换器,分析了利用准Z源网络替代的高增益升压变换器工作特性,并与同类型变换器进行对比分析。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件和实验样机验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。

新型三相电压型准Z源AC-AC变换器

提出一种新型三相准Z源AC-AC变换器的电路拓扑,并对电路的基本工作原理和结构进行了研究分析,对输入电压和输出电压的关系进行了推导。这种电路拓扑使用脉冲宽度调制法进行控制,可以达到改变输出电压的效果。运用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,对仿真结果进行分析。最后在仿真模型基础上搭建了实验电路。实验结果验证了电路拓扑的可行性和电路分析的正确性。

一种Z源光伏并网逆变器及其共模漏电流抑制

传统准Z源桥式并网逆变器(GCI)具有允许桥臂直通、直流电压利用率高等优点,但存在体积大、可靠性低和共模漏电流高的缺陷。针对传统准Z源桥式GCI的问题,首先提出一种具有更小体积的新型耦合电感线圈Z源光伏并网逆变器(ZPGCI)及其调制策略。然后,对ZPGCI的运行模态、共模漏电流与桥臂直通状态进行探究,理论研究表明新型ZPGCI不仅具有允许桥臂直通和可靠性高的优点,且可有效抑制传统准Z源桥式GCI的高频共模漏电流。最后,对传统准Z源桥式GCI和新型ZPGCI进行对比实验分析,验证ZPGCI电路设计及其理论推理的正确性。

计及源荷相关度类线性紧缩法的配电网有功无功协同优化

随着分布式电源的高比例渗透,主动配电网的稳定性受到很大影响,因此主动配电网有功-无功协同优化至关重要。对此,提出一种计及源荷相关度类线性紧缩法(Quasi-Linear Contraction,QLC)的配电网有功无功协同优化方法。首先,基于相关性分析方法分析新能源出力以及负荷的相关度,给出源荷相关度概率约束,完善系统优化模型。然后,针对优化模型非凸非线性容易导致局部最优解问题,采用泰勒展开式求解分支电流的上下界并代入节点电压和功率流方程,完成主动配电网模型的类线性紧缩,再采用罚函数方法校正,当得出的解在缩小后的约束范围内时该解为实际最优解,当得出的解在紧缩的约束边界上时,在满足原有约束范围的前提下向外寻优,得到实际最优解。最后,通过Yalmip等仿真计算软件验证所提方法的稳定性、准确性以及有效性。

一种共地型高增益无变压器光伏逆变器

提出一种用于光伏发电的单相无变压器逆变器,其输入端和输出端之间共地,从而消除了光伏系统中的共模电流。同时,该逆变器的电压增益高于传统单相准Z源逆变器。此外,利用薄膜电容使逆变器更可靠,并延长其使用寿命。详细分析了该逆变器的工作原理,最后,搭建了一台140 W的实验样机,在孤岛和并网2种运行模式下验证了所提逆变器拓扑的正确性和控制策略的有效性。

城市轨道交通道岔区振动源强特征与减振措施效果试验研究

城市轨道交通道岔区结构状态复杂且存在固有不平顺,从而导致环境振动噪声增强。为探明岔区振动产生机理以及不同减振措施对道岔区振动源强的影响规律,以普通整体道床、减振器扣件以及钢弹簧浮置板道岔为试验对象,分别于岔前、转辙器轮载过渡区、转辙器跟端、连接部分以及辙叉区5个断面布置测点,测试岔区不同位置隧道壁垂向与横向振动响应,并从频域、时频域以及Z振级角度分析不同减振道岔的源强特征。试验结果表明:普通整体道床道岔区振动源强主频位于50~100 Hz,与区间线路相似。但由于左右轨下刚度差异,辙叉区P2共振主频存在双峰值特征,且辙叉区存在有害空间,导致隧道壁50~200 Hz振动响应幅值较高,振动源强相对于其他断面增大3~5 dB。虽然转辙器区也存在轮载过渡,但转辙器区隧道壁垂向振动并未表现出明显的加剧。岔区隧道壁横向振动不可忽视,减振扣件区段隧道壁横向振动甚至高于垂向振动。减振扣件和钢弹簧浮置板道岔均可抑制50 Hz以上的隧道壁振动,但减振扣件使得车辆簧下质量-道岔P2共振频率降低至40 Hz,从而在该频率位置存在较高振动响应峰值。采用分频最大振级以及最大Z振级进行对比,道岔减振器扣件减振量相对较低,而钢弹簧浮置板减振效果良好,减振量在15 dB左右。试验研究结果可为城市轨道交通道岔区振动控制提供参考。

Z源逆变器高阶微分反馈控制研究

以航空静止变流器控制为研究对象,针对传统两级逆变结构效率低、系统复杂以及死区效应带来的死区波形畸变问题,引入Z源逆变器设计航空静止变流器;针对Z源逆变器系统高阶且非最小相位造成的控制器设计复杂的问题,引入了一种基于高阶微分器的反馈控制策略,该控制策略利用高阶微分器对系统各阶状态变量进行估计,具有不依赖于精确系统模型的特点;仿真实验表明,将此反馈控制器用于Z源逆变器输出电压控制时能够有效跟踪给定输出电压,系统受到外部扰动时依然能保持良好的静态和动态性能,满足静变流器控制需求。

准Z源谐振变流器的电磁功率元件集成单元设计

准Z源谐振变流器因为存在输入电压范围大、升-降压变换灵活以及高转换效率等优良特性,在光伏发电领域受到广泛关注。然而该谐振变流器包含了诸多电磁功率元件,存在体积大和功率密度低的问题。采用柔性多层带材集成技术,并对集成单元进行仿真分析,仿真结果表明,集成单元运行时的最大总磁通密度为0.33 T,小于磁芯的饱和密度0.47 T,验证了本设计的合理性。

准Z源级联光伏并网逆变器功率平衡控制

提出一种基于准Z源级联逆变器功率平衡控制的调制波分配方法,该方法的核心是将系统所需无功功率由某一个级联单元提供,并网有功功率由所有级联单元平均分配,然后按这一功率分配原则生成各级联单元调制波;由于准Z源级联逆变器结构特点,在应用时直通占空比存在一定约束条件,因此基于调制波分配方法,推导出实现功率平衡控制的准Z源级联逆变器的直通占空比约束条件;最后通过载波移相调制控制各级联单元逆变实现并网。仿真与实验结果验证级联单元输入功率不平衡时,该策略能有效保障直流母线电压的稳定和光伏模块最大功率输出,实现单位功率因数并网。

应用于光伏并网系统准Z源逆变器的滑模控制策略

针对光伏并网系统可能产生的太阳辐照度变化、系统振荡、抗干扰能力和抗谐波能力不理想等问题,提出电容电压外环采用含有状态变量的积分补偿滑模控制策略以保证Z源电容电压相对稳定,不产生超调和不出现失真;并网电流内环采用改进的切换函数设计滑模控制器,以削弱系统抖振,并网效果得到提高。通过Matlab/Simulink平台建立仿真模型。仿真结果表明,相比PI(比例积分)和PR(比例谐振)控制策略,该方法可增强并网系统的全局鲁棒性,能有效提高系统的动态响应速度和并网电能的质量,且能抑制电网电压的谐波信号。

基于准Z源模块化多电平换流器的模型预测控制

针对准Z源模块化多电平换流器在使用传统载波叠层调制时,控制结构复杂、直流链电压的波动较大、交流输出电能质量较差及动态响应速度缓慢的问题,提出一种适用于准Z源模块化多电平换流器的模型预测控制策略。根据直流链电压构建输出电压电平的控制集合,预测输出电流,无需每个子模块设置一个脉宽调制发生器;同时,分析了准Z源网络电感电流、电容电压的数学模型,设计了电感电流、电容电压与交流输出电流的代价函数,以此抑制直流链电压的波动、改善输出电压的电能质量。在MATLAB/SIMULINK仿真平台上验证了所提控制方式的有效性和可行性。

一种共享逆变器的双永磁同步电机传动系统的拓扑及控制

共享逆变器可简化传统轴控模式下的双机传动系统的拓扑结构,降低装置的体积和重量。针对共享逆变器传动系统中单台电机的电压利用率低,导致电机牵引特性恒功区缩短,难以实现大功率输出的问题,研究了一种新型共享逆变器的ZS9-双永磁同步电机传动系统。利用分时控制原理研究了双机的恒转矩-弱磁控制策略,根据七段式空间矢量脉宽调制原理研究了最佳开关序列及Z源直通零矢量的生成、分配方法,采用间接电压法对Z源电压进行控制。通过离线及硬件在环模拟了多种运行工况,实验结果表明:共享逆变器传动系统中的双机可分别独立控制,能满足实际工程应用的需求。

新型城镇化试点对农业面源污染的影响——基于多期DID的验证

探究新型城镇化如何影响农业面源污染,对推进农业农村绿色发展,全面推进乡村振兴战略具有重要意义。利用2007—2019年我国159个地级城市的面板数据,借助多期双重差分方法,可评估新型城镇化试点政策对农业面源污染的影响效应。研究发现,新型城镇化试点政策能够有效减少农业面源污染排放。影响机制分析表明,新型城镇化试点政策通过加强环境规制、促进农业绿色技术进步来缓解农业面源污染。冲击分析表明,我国东、中、西部地区以及大、中、小规模城市对新型城镇化试点的冲击表现出较大差异。目前实施的新型城镇化试点政策能有效减少东部城市、大规模城市的农业面源污染排放,但对中西部城市、中小规模城市的农业面源污染排放不构成显著影响。